Biosfera łączy wszystkie ekosystemy Ziemi
Wspominaliśmy już, że ekosystemy nie są ograniczone rozmiarem: i niewielkie leśne jeziorko, i gigantyczny tropikalny las można rozpatrywać jako ekosystem. Ważne jest, aby przeprowadzić dokładną granicę między różnymi ekosystemami, ponieważ ich granice zazwyczaj są umowne i żywe organizmy mogą łatwo je przekraczać i współdziałać z organizmami z innych ekosystemów. Zresztą wszystkie ekosystemy Ziemi są powiązane między sobą wspólną atmosferą, migracją organizmów, potokami substancji, energii i innymi globalnymi procesami. Cały całokształt ekosystemów Ziemi tworzy globalny światowy ekosystem, który ma nazwę biosfera. Biosfera, jak i dowolny ekosystem, zawiera biotyczne i abiotyczne komponenty - wszystkie żywe istoty planety i odpowiednio środowiska ich zamieszkania. Granice biosfery są określane zasięgiem występowania żywych organizmów w wodzie, powietrzu i w ziemi. Biosfera rozpościera się od kilku kilometrów w głąb powierzchni ziemi, do 10-11 km w głąb wody i do 15-20 km wysokości w atmosferze (ryc. 55.1). Te granice są przybliżone, zwłaszcza w atmosferze, ponieważ teoretycznie żywe organizmy mogą zdarzać się na wysokości warstwy ozonowej (20-30 km). Wyżej ultrafioletowe promieniowanie niszczy wszystko, co jest żywe. Prawdopodobieństwo dostania się nawet bardzo drobnych przetrwalników bakterii na taką wysokość jest całkiem niewielkie. Większość żywych organizmów mieszka w o wiele węższej warstwie - od głębokości kilku metrów pod ziemią do kilka dziesiątków metrów nad powierzchnią Ziemi. Na skalę planetarną biosfera jest niewielka: masa całej biosfery (włączając składnik biotyczny i abiotyczny) stanowi tylko 0,1% masy Ziemi, a sumaryczna masa żywych organizmów - tylko jedną milionową masy biosfery, czyli tylko jedną miliardową masy naszej planety. Jednak żywe organizmy (a także człowiek) są dziś jednymi z najważniejszych geologicznych czynników, co gatunkowo modyfikuje oblicze naszej planety.
Pojęcie „biosfera" zaproponował austriacki uczony Eduard Suess w 1875 roku, a najpełniej rozwinął koncepcję biosfery w swoich pracach Wołodymyr Wernadski -wybitny ukraiński uczony, pierwszy prezydent Ukraińskiej Akademii Nauk.
Wołodymyr Wernadski interesował się zagadnieniami krystalografii, mineralogiii, gleboznawstwa, geochemii i nawet historii.
To pozwoliło mu opracować międzydyscy-plinarną koncepcję biosfery, która obejmuje wiedzę z różnych dziedzin nauki. Być może jakieś poglądy Wołodymyra Wernadskiego w dniu dzisiejszym mogą wydawać się trochę abstrakcyjne czy niewspółczesne, lecz należy pamiętać, że on pracował nad zagadnieniami biosfery w 20. latach XX wieku, czyli prawie sto lat temu i założył podstawy dla następnych badań w tej dziedzinie.
Biosfera posiada unikalne właściwości
Biosfera - to nie tylko bardzo duży ekosystem: oprócz właściwości wspólnych dla wszystkich ekosystemów on ma własne unikalne właściwości.
Jednolitość. Biosfera jako system składa się z wielu komponentów, lecz funkcjonuje jako jedyne całe, ponieważ wszystkie organizmy i środowiska ich istnienia w ten czy inny sposób są powiązane między sobą.
Różnorodność. Jednocześnie jedność komponentów biosfery charakteryzuje się ogromną różnorodnością żywych organizmów i środowisk ich istnienia. Biosfera - to najbogatszy ekosystem na Ziemi. Obecnie na naszej planecie mieszka 9-15 min gatunków żywych organizmów, a ogólnie za całą historię biosfery w niej zamieszkiwało ponad 100 min gatunków.
Stałość i zdolność do samoregulacji. Ta cecha jest kluczowa dla istnienia życia na Ziemi i zapewniana jest tymi samymi mechanizmami, co i w oddzielnych ekosystemach, tylko na skalę globalną. Jednym z najważniejszych parametrów stałości zarówno oddzielnych ekosystemów, jak i biosfery ogólnie jest bioróżnorodność.
Scentralizowanie. Wołodymyr Wernadski podkreślał, że żywe organizmy formują podstawę biosfery i są jej centralnym komponentem.
Obecność obiegu substancji i potoku energii. Biosfera-to otwarty system, czyli on wymienia substancje i energię z innymi systemami. Przede wszystkim dotyczy to oczywiście energii słonecznej. Bez jej nadchodzenia istnienie biosfery nie jest możliwe. Jednocześnie nadchodzenie substancji do biosfery zzewnątrz jest ograniczone, więc jeszcze jedna jej właściwość - to obecność mechanizmów, które zapewniają obieg substancji. Właśnie obiegi zapewniają trwałe istnienie biosfery bez wyczerpania własnych zasobów.
Ewolucja biosfery odbywa się stale
Biosfera - to dynamiczna struktura, która się stale zmienia. Wołodymyr Wernadski wiele uwagi poświęcał zagadnieniom ewolucji biosfery i wyróżnił trzy podstawowe etapy w jej rozwoju. Pierwszy etap jest powiązany z powstaniem życia na Ziemi i początkiem kształtowania biosfery. Drugiemu etapowi towarzyszy komplikacja biosfery i zwiększenie różnorodności biologicznej. Trzeci, współczesny etap, związany jest z pojawieniem się człowieka i stopniowym przekształceniem biosfery pod wpływem człowieka.
Wołodymyr Wernadski
Urodził się 1863 roku w Petersburgu. Dzieciństwo spędził w Połtawie, Charkowie i Kijowie. Studiował w gimnazjum charkowskim, a potem na Uniwersytecie w Petersburgu. Był pierwszym prezydentem Ukraińskiej Akademii Nauk. Jakim uczonym był Wernadski? Kilkoma słowami nie da się tego określić: on był twórcą geochemii, biogeochemii, radiogeologii, nauki o biosferze; był wspaniałym przyrodnikiem, filozofem, myślicielem. Dorobek uczonego jest bardzo duży i różnorodny. Jednak najważniejszym dorobkiem Wernadskiego jest stworzony przez niego system pojęć o biosferze i noosferze. Wołodymyr Wernadski brał czynny udział w życiu politycznym państwa. Był prezesem komisji Ministerstwa Edukacji i Sztuk Ukrainy za czasów hetmana Skoropad-skiego. W tym czasie on pisał: „Należy stworzyć silne centrum naukowych badań narodu ukraińskiego, jego historii, jego języka, przyrody Ukrainy. Oczywiście, że trzeba prowadzić te badania na bardzo szeroką skalę ogólnoludzką. Należy jak najszybciej stwarzać katedry oraz laboratoria, instytuty”. Zmarł Wołodymyr Wernadski na początku 1945 roku w Moskwie od udaru mózgu.
Alexander von Humboldt
Urodził się 1769 roku w Berlinie. Studiował we Frankfurcie nad Odrą, Flamburgu,
Freibergu, Getyndzie i Jenie. Humboldt był wszechstronnym uczonym - geologiem, geografem, botanikiem, ekologiem, klimatologiem. Znany jest na świecie jako twórca geografii roślin, nauki o formach życiowych. Ważne są poglądy uczonego na żywą przyrodę jako nieodłączną część planety Ziemia: on uważał, że chemiczny skład organizmów zależy od składu nieżywego środowiska. Humboldt wskazywał na istnienie szczególnej części geograficznej powłoki Ziemi, zamieszkałej przez żywe organizmy, która łączy litosferę, hydrosferę i atmosferę. I chociaż termin „biosfera” zaproponował nie Humboldt, jego wyobrażenia o jej budowie na długie lata wyznaczyły kierunki jej badania. Zmarł uczony w 1859 roku w Berlinie. Obecnie Bediński Uniwersytet nosi jego imię.
Końcową wyższą fazą rozwoju biosfery zdaniem Wołodymyra Wernadskiego było kształtowanie się noosfery1. Teoria uczonego o noosferze jest dość trudna do zrozumienia, lecz można sformułować kilka podstawowych tez, które charakteryzują jego wyobrażenie o noosferze. Niektóre tezy Wernadskiego, które w pierwszej połowie XX stulecia były uważane za fantastyczne, już się spełniły. Oto główne przesłanki, które Wernadski uważał za kluczowe dla kształtowania noosfery.
1. Rozsiedlenie człowieka po całej planecie i całkowite panowanie nad innymi gatunkami biologicznymi.
2. Globalizacja, umocnienie więzi między państwami, kształtowanie globalnych systemów łączności i jedynych systemów informacyjnych.
3. Wykorzystywanie nowych źródeł energii, co daje ludziom możliwość stać się jeszcze ważniejszą siłą geologiczną.
4. Rozwój demokracji, równość wszystkich ludzi, wzrost ich dobrobytu, zaprzestanie wojen.
5. Rozwój nauki, stworzenie warunków do swobodnego rozwoju myśli naukowej, wzrost roli nauki w życiu ludzi.
6. Rozszerzenie biosfery drogą kosmicznej ekspansji człowieka i podbój innych planet.
Żyjemy w przejściowym okresie i ludzkość powinna wziąć na siebie odpowiedzialność za swoją przyszłość, aby noosfera rzeczywiście stała się sferą rozsądku, a nie katastrofą światową.
Zastanów się
Wybierz jedną poprawną odpowiedź
1
Wkład Wernadskiego w poznanie biosfery polega na tym, że A on wprowadził termin „biosfera” i „noosfera”
В on po raz pierwszy dokładnie określił granice biosfery w powietrzu, wodzie i litosferze
C on dokładnie opracował koncepcje biosfery i noosfery D prace Wernadskiego i jego uczniów wykazały, że organizmy żywe współdziałają ze sobą i otaczającym środowiskiem E on określił dokładną liczebność żywych organizmów w biosferze i obliczył ich sumaryczną biomasę
2
Do składu biosfery nie wchodzi
A jądro i płaszcz Ziemi В wszystkie żywe organizmy Ziemi
C obumarłe szczątki organiczne D ludzie jako gatunek biologiczny
E gleba, woda i inne abiotyczne komponenty ekosystemów
3
Cechą biosfery jest to, że ona jest
A częścią biosfery, która zawiera rozumne organizmy żywe
В częścią biosfery, która zawiera wszystkie organizmy żywe i substancję o organicznym pochodzeniu
C wyższym stadium rozwoju biosfery sformowanym przez rozum ludzki
D historycznym stadium istnienia biosfery, w ciągu którego kształtował się gatunek Człowiek rozumny
E początkowym stadium rozwoju biosfery, które poprzedzało kształtowanie się życia na Ziemi
4
Zgodnie z koncepcją Wołodymyra Wernadskiego przesłanką kształtowania noos-fery NIE jest
A globalizacja, umocnienie więzi między państwami i kontynentami В rozwój środków łączności
C tworzenie jedynego ogólnoludzkiego systemu informacyjnego D rozwój nauki i wykorzystanie nowych źródeł energii E wzrost roli religii w życiu ludzi
5
Obecnie Ziemię zamieszkuje gatunków żywych organizmów około: A 9-5 tysięcy В 90-150 tysięcy C 9-15 milionów
D 90-150 milionów E 9-15 miliardów
Sformułuj odpowiedź w postaci kilku zdań
6
Nazwij przybliżone granice biosfery w litosferze, hydrosferze i atmosferze.
7
Jak rozumiesz stwierdzenie, że biosfera - to otwarty system?
8
Czy można uważać, że obecnie ewolucja biosfery jest zakończona i my żyjemy w całkowicie ukształtowanej noosferze?
9
Wołodymyr Wernadski twierdził, że organizmy żywe są ważną siłą geologiczną. Jak organizmy żywe uczestniczą w procesach geologicznych na planecie?
10
Jakie cechy biosfery odróżniają ją od zwykłego ekosystemu? Dlaczego te cechy nie są charakterystyczne dla ekosystemów?
Znajdź odpowiedź i postaraj się zrozumieć istotę problemu
11
Dlaczego organizmy żywe dotychczas nie zasiedliły głębokich warstw skorupy ziemskiej?
12
Obecnie opisano około 1,9 min gatunków żywych organizmów. Jednak uczeni sądzą, że jest ich ponad 8 min. Dlaczego nie udaje się opisać wszystkie gatunki żywych organizmów?
Dowiedz się samodzielnie i opowiedz innym
13
Biogeochemia - to nauka, której fundatorem jest Wołodymyr Wernadski. Co bada ta nauka i jakie są jej podstawowe osiągnięcia?
14
Nie wszyscy uczeni zgadzają się z koncepcją noosfery i poddają ją krytyce jako teorię nienaukową i oderwaną, na której podstawie powstało wiele koncepcji pseudonaukowych. Jakie argumenty przy tym przytaczają przeciwnicy takiej koncepcji noosfery? Czy jest w tych argumentach racjonalne ziarno?
Źródło: Biologia podręcznik dla klasy 9 Szałamow